Android 的電源管理也是很重要的一部分,。比如在待機的時候關(guān)掉不用的設備，timeout之后的屏幕和鍵盤背光的關(guān)閉,，用戶操作的時候該打開多少設備等等,，這些都直接關(guān)系到產(chǎn)品的待機時間，以及用戶體驗,。

　　framework層主要有這兩個文件：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　其中PowerManager.java是提供給應用層調(diào)用的,，最終的核心還是在PowerManagerService.java。這個類的作用就是提供PowerManager的功能,，以及整個電源管理狀態(tài)機的運行,。里面函數(shù)和類比較多，就從對外和對內(nèi)分兩塊來說,。

　　先說對外,，PowerManagerService如何來進行電源管理，那就要有外部事件的時候去通知它,，這個主要是在frameworks\base \services\java\com\android\server\WindowManagerService.java里面,。 WindowManagerService會把用戶的點擊屏幕，按鍵等作為user activity事件來調(diào)用userActivity函數(shù),，PowerManagerService就會在userActivity里面判斷事件類型作出反映,，是點亮屏幕提供操作，還是完全不理會,，或者只亮一下就關(guān)掉,。供WindowManagerService調(diào)用的方法還有g(shù)otoSleep和其他一些獲取電源狀態(tài)的函數(shù)比如screenIsOn等等。

　　在說對內(nèi),，作為對外接口的userActivity方法主要是通過setPowerState來完成功能,。把要設置的電源狀態(tài)比如開關(guān)屏幕背光什么的作為參數(shù)調(diào)用setPowerState，setPowerState先判斷下所要的狀態(tài)能不能完成,，比如要點亮屏幕的話但是現(xiàn)在屏幕被lock了那就不能亮了,，否則就可以調(diào)用Power.setScreenState（true）來透過jni跑到driver里面去點亮屏幕了。

　　而電源的狀態(tài)循環(huán)則主要是通過Handler來實現(xiàn)的,。PowerManagerService在init里面會啟動一個HandlerThread一個后臺消息循環(huán)來提供任務的延遲發(fā)送,，就可以使用Handler來在定制推遲某一任務的執(zhí)行時間，從而實現(xiàn)狀態(tài)機的循環(huán),。比如timeout,，一段時間之后無操作要讓屏幕變暗，然后關(guān)閉,，反映在代碼里如下：

　　userActivity里面在調(diào)用setPowerState之后會用setTimeoutLocked來設置timeout,。然后在 setTimeoutLocked里面會根據(jù)當前的狀態(tài)來計算下一個狀態(tài)以及時間，判斷完再調(diào)用 mHandler.postAtTime（mTimeoutTask,， when）來post一個TimeoutTask,。這樣在when毫秒后就會執(zhí)行TimeoutTask。在TimeoutTask里面則根據(jù)設定的狀態(tài)來調(diào)用setPowerState來改變電源狀態(tài),，然后再設定新的狀態(tài),，比如現(xiàn)在是把屏幕從亮改暗了，那就再用 setTimeoutLocked（now， SCREEN_OFF）來等下把屏幕完全關(guān)掉,。如果這次已經(jīng)是把屏幕關(guān)了,，那這輪的timeout狀態(tài)循環(huán)就算是結(jié)束了。

　　如果要定制的話,，比如需求是在timeout屏幕關(guān)掉之后還要再關(guān)掉一些外圍設備等等,，那就在TimeoutTask里面把屏幕關(guān)掉之后再加上關(guān)閉其他設備的代碼就好了。即使新的狀態(tài)需求完全和原來的不一樣,，用Handler應該也不難,。邏輯理清了把代碼擺在合適的地方就好了。

　　Android 的電源管理也是很重要的一部分,。比如在待機的時候關(guān)掉不用的設備,，timeout之后的屏幕和鍵盤背光的關(guān)閉，用戶操作的時候該打開多少設備等等,，這些都直接關(guān)系到產(chǎn)品的待機時間,，以及用戶體驗。

　　framework層主要有這兩個文件：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　其中PowerManager.java是提供給應用層調(diào)用的,，最終的核心還是在PowerManagerService.java,。這個類的作用就是提供PowerManager的功能，以及整個電源管理狀態(tài)機的運行,。里面函數(shù)和類比較多,，就從對外和對內(nèi)分兩塊來說。

　　先說對外,，PowerManagerService如何來進行電源管理,，那就要有外部事件的時候去通知它，這個主要是在frameworks\base \services\java\com\android\server\WindowManagerService.java里面,。 WindowManagerService會把用戶的點擊屏幕,，按鍵等作為user activity事件來調(diào)用userActivity函數(shù)，PowerManagerService就會在userActivity里面判斷事件類型作出反映,，是點亮屏幕提供操作,，還是完全不理會，或者只亮一下就關(guān)掉,。供WindowManagerService調(diào)用的方法還有g(shù)otoSleep和其他一些獲取電源狀態(tài)的函數(shù)比如screenIsOn等等,。

　　在說對內(nèi)，作為對外接口的userActivity方法主要是通過setPowerState來完成功能,。把要設置的電源狀態(tài)比如開關(guān)屏幕背光什么的作為參數(shù)調(diào)用setPowerState,，setPowerState先判斷下所要的狀態(tài)能不能完成，比如要點亮屏幕的話但是現(xiàn)在屏幕被lock了那就不能亮了,，否則就可以調(diào)用Power.setScreenState（true）來透過jni跑到driver里面去點亮屏幕了,。

　　而電源的狀態(tài)循環(huán)則主要是通過Handler來實現(xiàn)的。PowerManagerService在init里面會啟動一個HandlerThread一個后臺消息循環(huán)來提供任務的延遲發(fā)送，就可以使用Handler來在定制推遲某一任務的執(zhí)行時間,，從而實現(xiàn)狀態(tài)機的循環(huán),。比如timeout，一段時間之后無操作要讓屏幕變暗,，然后關(guān)閉,，反映在代碼里如下：

　　userActivity里面在調(diào)用setPowerState之后會用setTimeoutLocked來設置timeout,。然后在 setTimeoutLocked里面會根據(jù)當前的狀態(tài)來計算下一個狀態(tài)以及時間,，判斷完再調(diào)用 mHandler.postAtTime（mTimeoutTask， when）來post一個TimeoutTask,。這樣在when毫秒后就會執(zhí)行TimeoutTask,。在TimeoutTask里面則根據(jù)設定的狀態(tài)來調(diào)用setPowerState來改變電源狀態(tài)，然后再設定新的狀態(tài),，比如現(xiàn)在是把屏幕從亮改暗了,，那就再用 setTimeoutLocked（now， SCREEN_OFF）來等下把屏幕完全關(guān)掉,。如果這次已經(jīng)是把屏幕關(guān)了,，那這輪的timeout狀態(tài)循環(huán)就算是結(jié)束了。

　　如果要定制的話,，比如需求是在timeout屏幕關(guān)掉之后還要再關(guān)掉一些外圍設備等等,，那就在TimeoutTask里面把屏幕關(guān)掉之后再加上關(guān)閉其他設備的代碼就好了。即使新的狀態(tài)需求完全和原來的不一樣,，用Handler應該也不難,。邏輯理清了把代碼擺在合適的地方就好了。

　　總體上來說Android的電源管理還是比較簡單的,， 主要就是通過鎖和定時器來切換系統(tǒng)的狀態(tài),，使系統(tǒng)的功耗降至最低，整個系統(tǒng)的電源管理架構(gòu)圖如下： （注該圖來自Steve Guo）

　　接下來我們從Java應用層面,， Android framework層面,， Linux內(nèi)核層面分別進行詳細的討論：

　　應用層的使用：

　　Android提供了現(xiàn)成android.os.PowerManager類，該類用于控制設備的電源狀態(tài)的切換,。

　　該類對外有三個接口函數(shù)：

　　void goToSleep（long time）; //強制設備進入Sleep狀態(tài)

　　Note：

　　嘗試在應用層調(diào)用該函數(shù),，卻不能成功，出現(xiàn)的錯誤好象是權(quán)限不夠,， 但在Framework下面的Service里調(diào)用是可以的,。

　　newWakeLock（int flags， String tag）;//取得相應層次的鎖

　　flags參數(shù)說明：

　　PARTIAL_WAKE_LOCK： Screen off,， keyboard light off

　　SCREEN_DIM_WAKE_LOCK： screen dim,， keyboard light off

　　SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK： screen bright， keyboard light off

　　FULL_WAKE_LOCK： screen bright， keyboard bright

　　ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP： 一旦有請求鎖時強制打開Screen和keyboard light

　　ON_AFTER_RELEASE： 在釋放鎖時reset activity timer

　　Note：

　　如果申請了partial wakelock,，那么即使按Power鍵,，系統(tǒng)也不會進Sleep，如Music播放時

　　如果申請了其它的wakelocks,，按Power鍵,，系統(tǒng)還是會進Sleep

　　void userActivity（long when， boolean noChangeLights）;//User activity事件發(fā)生,，設備會被切換到Full on的狀態(tài),，同時Reset Screen off timer.

　　Sample code：

　　PowerManager pm = （PowerManager）getSystemService（Context.POWER_SERVICE）;

　　PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock （PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK， “My Tag”）;

　　wl.acquire（）;

　　……,。

　　wl.release（）;

　　Note：

　　1. 在使用以上函數(shù)的應用程序中,，必須在其Manifest.xml文件中加入下面的權(quán)限：

　　《uses-permission android:name=“android.permission.WAKE_LOCK” /》

　　《uses-permission android:name=“android.permission.DEVICE_POWER” /》

　　2. 所有的鎖必須成對的使用，如果申請了而沒有及時釋放會造成系統(tǒng)故障,。如申請了partial wakelock,，而沒有及時釋放，那系統(tǒng)就永遠進不了Sleep模式,。

　　Android Framework層面：

　　其主要代碼文件如下：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　frameworks\base\core\java\android\os\Power.java

　　frameworks\base\core\jni\android_os_power.cpp

　　hardware\libhardware\power\power.c

　　其中PowerManagerService.java是核心,， Power.java提供底層的函數(shù)接口，與JNI層進行交互,， JNI層的代碼主要在文件android_os_Power.cpp中,，與Linux kernel交互是通過Power.c來實現(xiàn)的， Andriod跟Kernel的交互主要是通過sys文件的方式來實現(xiàn)的,，具體請參考Kernel層的介紹,。

　　這一層的功能相對比較復雜，比如系統(tǒng)狀態(tài)的切換,，背光的調(diào)節(jié)及開關(guān),，Wake Lock的申請和釋放等等，但這一層跟硬件平臺無關(guān),，而且由Google負責維護,，問題相對會少一些，有興趣的朋友可以自己查看相關(guān)的代碼,。

　　Kernel層：

　　其主要代碼在下列位置：

　　drivers/android/power.c

　　其對Kernel提供的接口函數(shù)有

　　EXPORT_SYMBOL（android_init_suspend_lock）; //初始化Suspend lock,，在使用前必須做初始化

　　EXPORT_SYMBOL（android_uninit_suspend_lock）; //釋放suspend lock相關(guān)的資源

　　EXPORT_SYMBOL（android_lock_suspend）; //申請lock，必須調(diào)用相應的unlock來釋放它

　　EXPORT_SYMBOL（android_lock_suspend_auto_expire）;//申請partial wakelock,， 定時時間到后會自動釋放

　　EXPORT_SYMBOL（android_unlock_suspend）; //釋放lock

　　EXPORT_SYMBOL（android_power_wakeup）; //喚醒系統(tǒng)到on

　　EXPORT_SYMBOL（android_register_early_suspend）; //注冊early suspend的驅(qū)動

　　EXPORT_SYMBOL（android_unregister_early_suspend）; //取消已經(jīng)注冊的early suspend的驅(qū)動

　　提供給Android Framework層的proc文件如下：

　　“/sys/android_power/acquire_partial_wake_lock” //申請partial wake lock

　　“/sys/android_power/acquire_full_wake_lock” //申請full wake lock

　　“/sys/android_power/release_wake_lock” //釋放相應的wake lock

　　“/sys/android_power/request_state” //請求改變系統(tǒng)狀態(tài),，進standby和回到wakeup兩種狀態(tài)

　　“/sys/android_power/state” //指示當前系統(tǒng)的狀態(tài)

　　Android的電源管理主要是通過Wake lock來實現(xiàn)的，在最底層主要是通過如下三個隊列來實現(xiàn)其管理：

　　static LIST_HEAD（g_inactive_locks）;

　　static LIST_HEAD（g_active_partial_wake_locks）;

　　static LIST_HEAD（g_active_full_wake_locks）;

　　所有初始化后的lock都會被插入到g_inactive_locks的隊列中,，而當前活動的partial wake lock都會被插入到g_active_partial_wake_locks隊列中,， 活動的full wake lock被插入到g_active_full_wake_locks隊列中,， 所有的partial wake lock 和full wake lock在過期后或unlock后都會被移到inactive的隊列，等待下次的調(diào)用,。

　　在Kernel層使用wake lock步驟如下：

　　1. 調(diào)用函數(shù)android_init_suspend_lock初始化一個wake lock

　　2. 調(diào)用相關(guān)申請lock的函數(shù)android_lock_suspend 或 android_lock_suspend_auto_expire請求lock,，這里只能申請partial wake lock， 如果要申請Full wake lock,，則需要調(diào)用函數(shù)android_lock_partial_suspend_auto_expire（該函數(shù)沒有EXPORT出來）,，這個命名有點奇怪，不要跟前面的android_lock_suspend_auto_expire搞混了,。

　　3. 如果是auto expire的wake lock則可以忽略,，不然則必須及時的把相關(guān)的wake lock釋放掉，否則會造成系統(tǒng)長期運行在高功耗的狀態(tài),。

　　4. 在驅(qū)動卸載或不再使用Wake lock時請記住及時的調(diào)用android_uninit_suspend_lock釋放資源,。

　　系統(tǒng)的狀態(tài)：

　　USER_AWAKE,， //Full on status

　　USER_NOTIFICATION,， //Early suspended driver but CPU keep on

　　USER_SLEEP // CPU enter sleep mode

　　其狀態(tài)切換示意圖如下：

        系統(tǒng)正常開機后進入到AWAKE狀態(tài)， Backlight會從最亮慢慢調(diào)節(jié)到用戶設定的亮度,，系統(tǒng)screen off timer（settings-》sound & display-》 Display settings -》 Screen timeout）開始計時,，在計時時間到之前，如果有任何的activity事件發(fā)生,，如Touch click,， keyboard pressed等事件， 則將Reset screen off timer,， 系統(tǒng)保持在AWAKE狀態(tài),。 如果有應用程序在這段時間內(nèi)申請了Full wake lock，那么系統(tǒng)也將保持在AWAKE狀態(tài),， 除非用戶按下power key. 在AWAKE狀態(tài)下如果電池電量低或者是用AC供電screen off timer時間到并且選中Keep screen on while pluged in選項,，backlight會被強制調(diào)節(jié)到DIM的狀態(tài)。

　　如果Screen off timer時間到并且沒有Full wake lock或者用戶按了power key,，那么系統(tǒng)狀態(tài)將被切換到NOTIFICATION,，并且調(diào)用所有已經(jīng)注冊的g_early_suspend_handlers函數(shù)， 通常會把LCD和Backlight驅(qū)動注冊成early suspend類型,，如有需要也可以把別的驅(qū)動注冊成early suspend,， 這樣就會在第一階段被關(guān)閉。 接下來系統(tǒng)會判斷是否有partial wake lock acquired,， 如果有則等待其釋放,， 在等待的過程中如果有user activity事件發(fā)生，系統(tǒng)則馬上回到AWAKE狀態(tài);如果沒有partial wake lock acquired,， 則系統(tǒng)會馬上調(diào)用函數(shù)pm_suspend關(guān)閉其它相關(guān)的驅(qū)動,， 讓CPU進入休眠狀態(tài),。

　　系統(tǒng)在Sleep狀態(tài)時如果檢測到任何一個Wakeup source， 則CPU會從Sleep狀態(tài)被喚醒,，并且調(diào)用相關(guān)的驅(qū)動的resume函數(shù),，接下來馬上調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動的resume函數(shù)，最后系統(tǒng)狀態(tài)回到AWAKE狀態(tài),。這里有個問題就是所有注冊過early suspend的函數(shù)在進Suspend的第一階段被調(diào)用可以理解,，但是在resume的時候， Linux會先調(diào)用所有驅(qū)動的resume函數(shù),，而此時再調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動的resume函數(shù)有什么意義呢,？個人覺得android的這個early suspend和late resume函數(shù)應該結(jié)合Linux下面的suspend和resume一起使用，而不是單獨的使用一個隊列來進行管理.